视觉测量作为一种新型的测量技术极大地促进了现代生产、生活各个领域的发展。其中,基于单相机序列图像的视觉测量技术具有所需设备少、操作灵活方便、测量范围大等特点,被广泛的应用到无人机序列图像重建、机器人视觉导航等领域。本文针对单相机序列图像场景三维重建的相关技术,对单相机两视图测量模型、基于单应性矩阵约束的图像特征匹配、未标定视图序列图像三维重建等技术进行研究,具体的研究内容如下:(1)研究了基于多视图几何原理的单相机三维重建系统模型,论述了场景重构多义性问题,推导了相机内参已知条件下,利用分解本质矩阵实现两视图重建的可行性,并通过实验验证其正确性。(2)利用图像序列之间基线距较小的特点,提出了一种基于单应性矩阵约束的图像误匹配点剔除方法;针对线结构光传感器光平面的特点,基于平面诱导的单应性矩阵,提出了一种无须特定标靶、可实时标定的线结构光传感器标定方法。(3)研究并分析了基于未标定视图的场景三维重建方法。通过对测量矩阵迭代分解得到场景的射影重构,然后针对相机内参数的不同情况,提出了两种求解射影变换矩阵的方法,进而将射影重构转换至度量重构。(4)设计开发了基于单相机序列图像的场景重建软件平台,开发的软件平台初步具备了相机标定、线结构光传感器标定、序列图像重建等功能。同时为其研制了“瓢虫”便携式仿生球形飞行器应用平台,初步完成了飞行器样机的室内外试飞等实验。